JP3357943B2 - 露光装置、ステージ制御装置及びステージの位置制御方法 - Google Patents
露光装置、ステージ制御装置及びステージの位置制御方法Info
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- JP3357943B2 JP3357943B2 JP34649498A JP34649498A JP3357943B2 JP 3357943 B2 JP3357943 B2 JP 3357943B2 JP 34649498 A JP34649498 A JP 34649498A JP 34649498 A JP34649498 A JP 34649498A JP 3357943 B2 JP3357943 B2 JP 3357943B2
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板を保持するステー
ジを備えた露光装置、ステージ位置制御装置及びステー
ジの位置制御方法及びステージ位置制御装置に関する。
ジを備えた露光装置、ステージ位置制御装置及びステー
ジの位置制御方法及びステージ位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＶＬＳＩのパターン転写に用いられる各
種露光装置（ステッパー等）、転写マスクの描画装置、
マスクパターンの位置座標測定装置、あるいはその他の
位置決め装置では、対象物を保持して直交する２軸
（Ｘ、Ｙ軸）方向に精密に移動するＸＹステージが用い
られている。このＸＹステージの位置座標の計測には、
波長６３３ｎｍで連続発振するＨｅ−Ｎｅの周波数安定
化レーザを光源とした光波干渉計（レーザ干渉計）が使
われている。市販されている干渉計として、Ｈｅｗｌｅ
ｔ Ｐａｃｋａｒｄ社、Ｅｘｃｅｌ社、Ｚａｉｇｏ社の
製品が知られている。レーザ干渉計は本質的に一次元の
測定しかできないため、２次元の座標測定には同一のレ
ーザ干渉計を２つ用意する。そしてＸＹステージには、
反射面が互いにほぼ直交する２つの平面鏡を固定し、こ
の２つの平面鏡の夫々にレーザ干渉計からのビームを投
射し、各反射面の垂直方向の距離変化を計測することで
ステージの２次元の座標位置が求められる。２つの平面
鏡の各反射面は、ステージの必要移動ストロークに合わ
せて、ｘ方向、ｙ方向に伸びたものとなっている。この
ような平面鏡は座標測定の基準となるので、その反射面
は極めて高い平面性が要求される。
種露光装置（ステッパー等）、転写マスクの描画装置、
マスクパターンの位置座標測定装置、あるいはその他の
位置決め装置では、対象物を保持して直交する２軸
（Ｘ、Ｙ軸）方向に精密に移動するＸＹステージが用い
られている。このＸＹステージの位置座標の計測には、
波長６３３ｎｍで連続発振するＨｅ−Ｎｅの周波数安定
化レーザを光源とした光波干渉計（レーザ干渉計）が使
われている。市販されている干渉計として、Ｈｅｗｌｅ
ｔ Ｐａｃｋａｒｄ社、Ｅｘｃｅｌ社、Ｚａｉｇｏ社の
製品が知られている。レーザ干渉計は本質的に一次元の
測定しかできないため、２次元の座標測定には同一のレ
ーザ干渉計を２つ用意する。そしてＸＹステージには、
反射面が互いにほぼ直交する２つの平面鏡を固定し、こ
の２つの平面鏡の夫々にレーザ干渉計からのビームを投
射し、各反射面の垂直方向の距離変化を計測することで
ステージの２次元の座標位置が求められる。２つの平面
鏡の各反射面は、ステージの必要移動ストロークに合わ
せて、ｘ方向、ｙ方向に伸びたものとなっている。この
ような平面鏡は座標測定の基準となるので、その反射面
は極めて高い平面性が要求される。
【０００３】レーザ干渉計の計測分解能は０．０１μｍ
程度であり、また平面鏡の反射面の長さは、６インチの
半導体ウェハを載置するステージの場合、２５０ｍｍ程
度が必要である。すなわち、２５０ｍｍの反射面が全体
的に傾いていたり、部分的に曲っていたり、あるいは局
所的な凹凸があった場合、その量が０．０１μｍ以上あ
ると、それがレーザ干渉計の計測値として取り込まれる
ことを意味する。従って平面鏡が０．０５μｍだけ曲が
っていたとすると、ステージの位置測定、又は位置決め
は、０．０５μｍだけ理想的な直交座標系から曲った曲
線（又は斜交）座標系に従って行なわれることになる。
このため、平面鏡はできるだけ平面になるように製作さ
れるが、製作誤差によって０．０２μｍ程度の凹凸が残
っていた。このように、２５０ｍｍの反射面全体で０．
０２μｍの凹凸しかないという精度は、１００ｋｍ離れ
た２点間に水平にはり渡した糸がその中間でわずか０．
８ｃｍしかたわまないという程度のものである。
程度であり、また平面鏡の反射面の長さは、６インチの
半導体ウェハを載置するステージの場合、２５０ｍｍ程
度が必要である。すなわち、２５０ｍｍの反射面が全体
的に傾いていたり、部分的に曲っていたり、あるいは局
所的な凹凸があった場合、その量が０．０１μｍ以上あ
ると、それがレーザ干渉計の計測値として取り込まれる
ことを意味する。従って平面鏡が０．０５μｍだけ曲が
っていたとすると、ステージの位置測定、又は位置決め
は、０．０５μｍだけ理想的な直交座標系から曲った曲
線（又は斜交）座標系に従って行なわれることになる。
このため、平面鏡はできるだけ平面になるように製作さ
れるが、製作誤差によって０．０２μｍ程度の凹凸が残
っていた。このように、２５０ｍｍの反射面全体で０．
０２μｍの凹凸しかないという精度は、１００ｋｍ離れ
た２点間に水平にはり渡した糸がその中間でわずか０．
８ｃｍしかたわまないという程度のものである。
【０００４】もちろん、平面鏡の加工方法等によって
は、それ以上の精度を出すことも可能であるが、製作コ
ストが格段に高くなるだけで、実際に２次元移動ステー
ジに固定するときの歪みや、その後の経時変化により、
０．０２μｍ以下の平面度を維持することは不可能であ
る。そこで移動ステージ上に固定された平面鏡の曲がり
（凹凸）を、基準（原器）となる基準平面鏡を用いて測
定することが考えられる。この場合、測定すべき平面鏡
とほぼ同一形状の基準平面鏡を、被測定平面鏡とほぼ平
行にステージ上に載置し、被測定平面鏡と基準平面鏡と
の夫々に干渉計からのビームを垂直に投射し、その反射
ビームを干渉させて得られる距離変化の値から、被測定
平面鏡の基準平面鏡に対する曲り量を求める訳である。
は、それ以上の精度を出すことも可能であるが、製作コ
ストが格段に高くなるだけで、実際に２次元移動ステー
ジに固定するときの歪みや、その後の経時変化により、
０．０２μｍ以下の平面度を維持することは不可能であ
る。そこで移動ステージ上に固定された平面鏡の曲がり
（凹凸）を、基準（原器）となる基準平面鏡を用いて測
定することが考えられる。この場合、測定すべき平面鏡
とほぼ同一形状の基準平面鏡を、被測定平面鏡とほぼ平
行にステージ上に載置し、被測定平面鏡と基準平面鏡と
の夫々に干渉計からのビームを垂直に投射し、その反射
ビームを干渉させて得られる距離変化の値から、被測定
平面鏡の基準平面鏡に対する曲り量を求める訳である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような基準平面鏡
を用いる方法は、まず基準平面鏡の製作自体に労力とコ
ストをかけることとなる。さらに高精度な基準平面鏡が
できたとしても、それを一時的にステージ上に設定する
のが難しく、長時間を要する。特に基準平面鏡をステー
ジに取りつける際は、ステージの移動によって位置ずれ
を起さないように、かつ基準平面鏡の光学ブロックに歪
みを与える応力を加えないようにしなければならない。
を用いる方法は、まず基準平面鏡の製作自体に労力とコ
ストをかけることとなる。さらに高精度な基準平面鏡が
できたとしても、それを一時的にステージ上に設定する
のが難しく、長時間を要する。特に基準平面鏡をステー
ジに取りつける際は、ステージの移動によって位置ずれ
を起さないように、かつ基準平面鏡の光学ブロックに歪
みを与える応力を加えないようにしなければならない。
【０００６】このような難解な問題が解消できたとして
も、その曲り量の計測のためには複雑な計算が必要とな
り、手軽に計測できないといった問題があった。近年、
この種のステージを組み込んだ露光装置の位置決め精度
は、解像線幅のサブミクロン化（０．８〜０．４μｍ）
によって、増々きびしいものになってきており、平面鏡
の曲りによる影響が無視できない領域に入りつつある。
も、その曲り量の計測のためには複雑な計算が必要とな
り、手軽に計測できないといった問題があった。近年、
この種のステージを組み込んだ露光装置の位置決め精度
は、解像線幅のサブミクロン化（０．８〜０．４μｍ）
によって、増々きびしいものになってきており、平面鏡
の曲りによる影響が無視できない領域に入りつつある。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、ステージ上に取り付けた状態での平
面鏡の曲りを、基準平面鏡等で用いることなく、容易に
しかも精度よく計測できるようにし、それによってステ
ージの位置測定、位置決めの精度を向上させることを目
的とする。
てなされたもので、ステージ上に取り付けた状態での平
面鏡の曲りを、基準平面鏡等で用いることなく、容易に
しかも精度よく計測できるようにし、それによってステ
ージの位置測定、位置決めの精度を向上させることを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】請求項１に記載の本発明で
は、マスクのパターンが転写される基板を保持して移動
する可動体と、該可動体の位置情報を得るために前記可
動体の一部に設けられた反射面と、前記パターンの像を
前記基板上に投影するための投影光学系とを備えた露光
装置において、前記投影光学系の光軸と垂直な面内に配
置された２つの測長軸と、前記２つの測長軸とほぼ平行
で、かつ前記投影光学系の光軸と垂直に設定された前記
可動体の位置を計測する計測軸とを有し、前記２つの測
長軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２
つの測長軸における前記測長ビームの光路差に基づい
て、前記反射面の曲がりに関する情報を計測する干渉計
システムを備えるようにした。請求項５に記載の本発明
では、マスクのパターンが転写される基板を保持して移
動する可動体と、該可動体の位置情報を得るために前記
可動体の一部に設けられた反射面と、前記可動体上のマ
ークを検出するマーク検出手段とを備えた露光装置にお
いて、前記マーク検出手段の検出点と交わる第１測長軸
と、該第１測長軸に平行な第２測長軸と、前記第１測長
軸と前記第２測長軸との間で、前記可動体の位置を計測
する計測軸とを有し、前記第１測長軸及び前記第２測長
軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２つ
の測長軸における前記測長ビームの光路差に基づいて、
前記反射面の曲がりに関する情報を計測する干渉計シス
テムを備えるようにした。請求項９に記載の本発明で
は、ステージの一部に設けられた反射面を用いて、前記
ステージの位置を制御するステージ位置制御方法におい
て、互いにほぼ平行な２つの測長軸に沿って測長ビーム
を前記反射面に照射し、前記２つの測長軸における前記
測長ビームの光路差に基づいて、前記反射面の曲りに関
する情報を予め計測し、 前記２つの測長軸の間で、か
つ前記２つの測長軸とほぼ平行に規定された計測軸上に
おける前記ステージの位置を、予め計測された前記反射
面の曲りに関する情報を用いて制御するようにした。請
求項１２に記載の本発明では、ステージの一部に設けら
れた反射面を用いて、前記ステージの位置を制御するス
テージ位置制御方法において、互いにほぼ平 行な２つの
測長軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記
２つの測長軸における前記測長ビームの光路差に基づい
て、前記反射面の曲りに関する情報を計測し、前記２つ
の測長軸を含む面内で、かつ前記２つの測長軸のほぼ中
間位置で計測される前記ステージの位置を、前記反射面
の曲りに関する情報に基づいて補正するようにした。請
求項１４に記載の本発明では、ステージの一部に設けら
れた反射面を用いて、前記ステージの位置を制御するス
テージ位置制御装置において、前記反射面とほぼ垂直な
面内に配置される２つの測長軸に沿って測長ビームを前
記反射面に照射し、前記２つの測長軸における前記測長
ビームの光路差に基づいて、前記反射面の曲りに関する
情報を計測する計測手段と、前記２つの測長軸の間で、
かつ前記２つの測長軸とほぼ平行に規定された計測軸上
における前記ステージの位置を、前記計測手段で計測さ
れた前記反射面の曲りに関する情報に基づいて制御する
制御手段とを備えるようにした。請求項１７に記載の本
発明では、ステージの一部に設けられた反射面を用い
て、前記ステージの位置を制御するステージ位置制御装
置において、前記反射面とほぼ垂直な面内に配置される
２つの測長軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射
し、前記２つの測長軸における前記測長ビームの光路差
に基づいて、前記反射面の曲りに関する情報を計測する
計測手段と、前記２つの測長軸を含む面内で、かつ前記
２つの測長軸のほぼ中間位置で計測される前記ステージ
の位置を、前記計測手段で計測された前記反射面の曲り
に関する情報に基づいて補正する補正手段とを備えるよ
うにした。
は、マスクのパターンが転写される基板を保持して移動
する可動体と、該可動体の位置情報を得るために前記可
動体の一部に設けられた反射面と、前記パターンの像を
前記基板上に投影するための投影光学系とを備えた露光
装置において、前記投影光学系の光軸と垂直な面内に配
置された２つの測長軸と、前記２つの測長軸とほぼ平行
で、かつ前記投影光学系の光軸と垂直に設定された前記
可動体の位置を計測する計測軸とを有し、前記２つの測
長軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２
つの測長軸における前記測長ビームの光路差に基づい
て、前記反射面の曲がりに関する情報を計測する干渉計
システムを備えるようにした。請求項５に記載の本発明
では、マスクのパターンが転写される基板を保持して移
動する可動体と、該可動体の位置情報を得るために前記
可動体の一部に設けられた反射面と、前記可動体上のマ
ークを検出するマーク検出手段とを備えた露光装置にお
いて、前記マーク検出手段の検出点と交わる第１測長軸
と、該第１測長軸に平行な第２測長軸と、前記第１測長
軸と前記第２測長軸との間で、前記可動体の位置を計測
する計測軸とを有し、前記第１測長軸及び前記第２測長
軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２つ
の測長軸における前記測長ビームの光路差に基づいて、
前記反射面の曲がりに関する情報を計測する干渉計シス
テムを備えるようにした。請求項９に記載の本発明で
は、ステージの一部に設けられた反射面を用いて、前記
ステージの位置を制御するステージ位置制御方法におい
て、互いにほぼ平行な２つの測長軸に沿って測長ビーム
を前記反射面に照射し、前記２つの測長軸における前記
測長ビームの光路差に基づいて、前記反射面の曲りに関
する情報を予め計測し、 前記２つの測長軸の間で、か
つ前記２つの測長軸とほぼ平行に規定された計測軸上に
おける前記ステージの位置を、予め計測された前記反射
面の曲りに関する情報を用いて制御するようにした。請
求項１２に記載の本発明では、ステージの一部に設けら
れた反射面を用いて、前記ステージの位置を制御するス
テージ位置制御方法において、互いにほぼ平 行な２つの
測長軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記
２つの測長軸における前記測長ビームの光路差に基づい
て、前記反射面の曲りに関する情報を計測し、前記２つ
の測長軸を含む面内で、かつ前記２つの測長軸のほぼ中
間位置で計測される前記ステージの位置を、前記反射面
の曲りに関する情報に基づいて補正するようにした。請
求項１４に記載の本発明では、ステージの一部に設けら
れた反射面を用いて、前記ステージの位置を制御するス
テージ位置制御装置において、前記反射面とほぼ垂直な
面内に配置される２つの測長軸に沿って測長ビームを前
記反射面に照射し、前記２つの測長軸における前記測長
ビームの光路差に基づいて、前記反射面の曲りに関する
情報を計測する計測手段と、前記２つの測長軸の間で、
かつ前記２つの測長軸とほぼ平行に規定された計測軸上
における前記ステージの位置を、前記計測手段で計測さ
れた前記反射面の曲りに関する情報に基づいて制御する
制御手段とを備えるようにした。請求項１７に記載の本
発明では、ステージの一部に設けられた反射面を用い
て、前記ステージの位置を制御するステージ位置制御装
置において、前記反射面とほぼ垂直な面内に配置される
２つの測長軸に沿って測長ビームを前記反射面に照射
し、前記２つの測長軸における前記測長ビームの光路差
に基づいて、前記反射面の曲りに関する情報を計測する
計測手段と、前記２つの測長軸を含む面内で、かつ前記
２つの測長軸のほぼ中間位置で計測される前記ステージ
の位置を、前記計測手段で計測された前記反射面の曲り
に関する情報に基づいて補正する補正手段とを備えるよ
うにした。
【０００９】
【作用】本発明では、ｘ、ｙ方向用の各平面鏡に対して
反射面の局所部分の傾きを求めるθ干渉計を配置し、こ
の２つのθ干渉計を同時に使って各平面鏡（すなわちス
テージ）のヨーイングを計るようにした。このためステ
ージをｘ方向、又はｙ方向の一次元に移動させると、一
方のθ干渉計では平面鏡自体の曲り量とステージのヨー
イング量とが加算されたものが計測され、他方のθ干渉
計ではヨーイング量のみが計測される。そこで２つのθ
干渉計の計測値の差分を求めると、それは平面鏡自体の
曲り量となる。この平面鏡の曲り量を記憶して、位置計
測時や位置決め時に検出されるステージの座標位置を、
その曲り量に応じて補正すれば、平面鏡として理想的な
反射平面をもつものを使ったのと同様の精度が得られ
る。
反射面の局所部分の傾きを求めるθ干渉計を配置し、こ
の２つのθ干渉計を同時に使って各平面鏡（すなわちス
テージ）のヨーイングを計るようにした。このためステ
ージをｘ方向、又はｙ方向の一次元に移動させると、一
方のθ干渉計では平面鏡自体の曲り量とステージのヨー
イング量とが加算されたものが計測され、他方のθ干渉
計ではヨーイング量のみが計測される。そこで２つのθ
干渉計の計測値の差分を求めると、それは平面鏡自体の
曲り量となる。この平面鏡の曲り量を記憶して、位置計
測時や位置決め時に検出されるステージの座標位置を、
その曲り量に応じて補正すれば、平面鏡として理想的な
反射平面をもつものを使ったのと同様の精度が得られ
る。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の第１の実施例による位置測
定装置をステッパーに適用した場合の構成を示す斜視図
であり、図２はステージ部分の配置を示す平面図であ
る。図１において、回路パターン等を有するレチクルＲ
は、レチクルアライメント系３２Ｘ、３２Ｙ、３２θを
用いて投影レンズＰＬの光軸ＡＸに対して精密に位置決
めされる。投影レンズＰＬはレチクルＲのパターン像Ｐ
ＩをウェハＷ上の複数の局所領域（ショット領域）のう
ちの１つに重ね合わせるように投影する。
定装置をステッパーに適用した場合の構成を示す斜視図
であり、図２はステージ部分の配置を示す平面図であ
る。図１において、回路パターン等を有するレチクルＲ
は、レチクルアライメント系３２Ｘ、３２Ｙ、３２θを
用いて投影レンズＰＬの光軸ＡＸに対して精密に位置決
めされる。投影レンズＰＬはレチクルＲのパターン像Ｐ
ＩをウェハＷ上の複数の局所領域（ショット領域）のう
ちの１つに重ね合わせるように投影する。
【００１１】ウェハＷはステージＳＴ上に固定され、こ
のステージＳＴはモータ３０Ｘ、３０Ｙによってｘ方向
とｙ方向の夫々に平行移動する。またステージＳＴには
ウェハＷのほぼ等しい高さ位置に、アライメント系のキ
ャリブレーション等のための基準マーク板ＦＭが固設さ
れている。さらにステージＳＴの互いに直交する２辺部
の夫々には、反射面がｙ方向に伸びた移動鏡（平面鏡）
ＭＸと、反射面がｘ方向に伸びた移動鏡（平面鏡）ＭＹ
とがステージＳＴ上でずれないように固定されている。
図２にも示すように、移動鏡ＭＸには、ｘ方向の位置
（距離変化）を検出する干渉計ＸＩからのレーザビーム
ＢＸが垂直に投射され、移動鏡ＭＹにはｙ方向の位置を
検出する干渉計ＹＩからのレーザビームＢＹが垂直に投
射される。ビームＢＸの中心線はｘ軸と平行であり、そ
の延長線は投影レンズＰＬの光軸ＡＸが通る原点Ｏで交
わる。ビームＢＹの中心線はｙ軸と平行であり、その延
長線は原点Ｏで交わる。移動鏡ＭＸには、Ｘ軸θ干渉計
ＸθＩからの２つのビームＢＸθ1 、ＢＸθ2 が垂直に
投射され、Ｘ軸θ干渉計ＸθＩはビームＢＸθ1 とＢＸ
θ2 の光路差を計測する。
のステージＳＴはモータ３０Ｘ、３０Ｙによってｘ方向
とｙ方向の夫々に平行移動する。またステージＳＴには
ウェハＷのほぼ等しい高さ位置に、アライメント系のキ
ャリブレーション等のための基準マーク板ＦＭが固設さ
れている。さらにステージＳＴの互いに直交する２辺部
の夫々には、反射面がｙ方向に伸びた移動鏡（平面鏡）
ＭＸと、反射面がｘ方向に伸びた移動鏡（平面鏡）ＭＹ
とがステージＳＴ上でずれないように固定されている。
図２にも示すように、移動鏡ＭＸには、ｘ方向の位置
（距離変化）を検出する干渉計ＸＩからのレーザビーム
ＢＸが垂直に投射され、移動鏡ＭＹにはｙ方向の位置を
検出する干渉計ＹＩからのレーザビームＢＹが垂直に投
射される。ビームＢＸの中心線はｘ軸と平行であり、そ
の延長線は投影レンズＰＬの光軸ＡＸが通る原点Ｏで交
わる。ビームＢＹの中心線はｙ軸と平行であり、その延
長線は原点Ｏで交わる。移動鏡ＭＸには、Ｘ軸θ干渉計
ＸθＩからの２つのビームＢＸθ1 、ＢＸθ2 が垂直に
投射され、Ｘ軸θ干渉計ＸθＩはビームＢＸθ1 とＢＸ
θ2 の光路差を計測する。
【００１２】移動鏡ＭＹにはＹ軸θ干渉計ＹθＩからの
２つのビームＢＹθ1 、ＢＹθ2 が垂直に投射され、Ｙ
軸θ干渉計ＹθＩはビームＢＹθ1 とＢＹθ2 の光路差
を計測する。これら２つのθ干渉計ＸθＩ、ＹθＩが本
発明の曲り量計測手段に相当し、それぞれ２つのビーム
ＢＸθ1 とＢＸθ2 とのｙ方向の間隔で規定された範囲
で移動鏡ＭＸの回転量、及び２つのビームＢＹθ1 とＢ
Ｙθ2 のｘ方向の間隔で規定された範囲で移動鏡ＭＸの
回転量を計測する。
２つのビームＢＹθ1 、ＢＹθ2 が垂直に投射され、Ｙ
軸θ干渉計ＹθＩはビームＢＹθ1 とＢＹθ2 の光路差
を計測する。これら２つのθ干渉計ＸθＩ、ＹθＩが本
発明の曲り量計測手段に相当し、それぞれ２つのビーム
ＢＸθ1 とＢＸθ2 とのｙ方向の間隔で規定された範囲
で移動鏡ＭＸの回転量、及び２つのビームＢＹθ1 とＢ
Ｙθ2 のｘ方向の間隔で規定された範囲で移動鏡ＭＸの
回転量を計測する。
【００１３】さて、図１にも示されているように、ウェ
ハＷ上のアライメントマークや基準マークＦＭは、投影
レンズＰＬのフィールド外に固定されたオフ・アキシス
方式のウェハアライメント系ＷＲ、ＷＬによって位置検
出される。ウェハアライメント系ＷＲ、ＷＬの各検出中
心は図２に示すように、原点Ｏを通るｙ軸をはさんでｘ
方向に対称的に配置されており、検出中心のｘ方向の間
隔は予め定められた一定値（ウェハＷの直径よりも小さ
い値）に固定されている。尚、ウェハアライメント系Ｗ
Ｌ、ＷＲはそれぞれウェハＷ上のｘ方向アライメントマ
ークとｙ方向アライメントマークとを同一対物レンズを
介して光電検出できるように、すなわちマークの２次元
の位置ずれ検出ができるように構成されているものとす
る。
ハＷ上のアライメントマークや基準マークＦＭは、投影
レンズＰＬのフィールド外に固定されたオフ・アキシス
方式のウェハアライメント系ＷＲ、ＷＬによって位置検
出される。ウェハアライメント系ＷＲ、ＷＬの各検出中
心は図２に示すように、原点Ｏを通るｙ軸をはさんでｘ
方向に対称的に配置されており、検出中心のｘ方向の間
隔は予め定められた一定値（ウェハＷの直径よりも小さ
い値）に固定されている。尚、ウェハアライメント系Ｗ
Ｌ、ＷＲはそれぞれウェハＷ上のｘ方向アライメントマ
ークとｙ方向アライメントマークとを同一対物レンズを
介して光電検出できるように、すなわちマークの２次元
の位置ずれ検出ができるように構成されているものとす
る。
【００１４】ここで干渉計系ＸＩ、ＹＩの基本構成、θ
干渉計ＸθＩ、ＹθＩの基本構成について図１を参照し
て簡単に説明する。干渉計ＸＩは、Ｈｅ−Ｎｅレーザビ
ーム１Ｘを測定用のビームＢＸと参照用のビームＢＸr
の２つに分けるビームスプリッタ２Ｘ、ミラー６Ｘ、及
びレシーバ１０Ｘ等で構成され、参照ビームＢＸr は投
影レンズＰＬの下端部に固定された参照鏡に垂直に投射
される。レシーバ１０Ｘは参照鏡からの反射ビームと移
動鏡ＭＸからの反射ビームとを同軸に入射し、両反射ビ
ームの干渉によるフリンジの変化を光電検出する。干渉
計ＹＩについても、全く同様であり、レーザビーム１Ｙ
を入射するビームスプリッタ２Ｙ、ミラー６Ｙ、レシー
バ１０Ｙ等で構成され、参照ビームＢＹr は投影レンズ
ＰＬに固定された参照鏡に投射される。このような干渉
計ＸＩ、ＹＩの形式は、どのようなものであってもよ
い。その形式の詳細な説明は本発明を説明する上で冗長
となるので、ここでは図３を用いて簡潔に述べることに
する。
干渉計ＸθＩ、ＹθＩの基本構成について図１を参照し
て簡単に説明する。干渉計ＸＩは、Ｈｅ−Ｎｅレーザビ
ーム１Ｘを測定用のビームＢＸと参照用のビームＢＸr
の２つに分けるビームスプリッタ２Ｘ、ミラー６Ｘ、及
びレシーバ１０Ｘ等で構成され、参照ビームＢＸr は投
影レンズＰＬの下端部に固定された参照鏡に垂直に投射
される。レシーバ１０Ｘは参照鏡からの反射ビームと移
動鏡ＭＸからの反射ビームとを同軸に入射し、両反射ビ
ームの干渉によるフリンジの変化を光電検出する。干渉
計ＹＩについても、全く同様であり、レーザビーム１Ｙ
を入射するビームスプリッタ２Ｙ、ミラー６Ｙ、レシー
バ１０Ｙ等で構成され、参照ビームＢＹr は投影レンズ
ＰＬに固定された参照鏡に投射される。このような干渉
計ＸＩ、ＹＩの形式は、どのようなものであってもよ
い。その形式の詳細な説明は本発明を説明する上で冗長
となるので、ここでは図３を用いて簡潔に述べることに
する。
【００１５】図３は、干渉計ＸＩの構成の一例をｘ−ｚ
平面内でみたものであり、プレーンミラー干渉計と呼ば
れるものである。周波数差を有するとともに、互いに直
交した偏光成分（Ｐ偏光とＳ偏光）のＨｅ−Ｎｅレーザ
ビーム１Ｘは、偏光ビームスプリッタ２Ｘに入射し、こ
こで偏光方向によって移動鏡ＭＸへ向うビーム（ＢＸ）
と、ミラー６Ｘを介して投影レンズＰＬの鏡筒金物８に
固定された参照鏡７Ｘへ向うビーム（ＢＸr ）とに分け
られる。偏光ビームスプリッタ２Ｘから参照鏡７Ｘ、移
動鏡ＭＸまでの各光路（ＢＸ、ＢＸr ）の中には１／４
波長板（以下λ／４板とする）３Ａ、３Ｂが配置され、
偏光ビームスプリッタ２Ｘの下側にはコーナキューブ５
Ｘが固定されている。ビーム１Ｘのうちビームスプリッ
タ２Ｘで反射されたビームはＳ偏光であるが、λ／４板
３Ｂによって円偏光となって参照鏡７Ｘの下半分に投射
され、ここで反射されたビームは元の光路を戻る。この
とき反射ビームはλ／４板３Ｂを通ることによって送り
光と直交したＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ
２Ｘを透過してコーナキューブ５Ｘで逆方向に反射さ
れ、再びビームスプリッタ２Ｘに入射する。
平面内でみたものであり、プレーンミラー干渉計と呼ば
れるものである。周波数差を有するとともに、互いに直
交した偏光成分（Ｐ偏光とＳ偏光）のＨｅ−Ｎｅレーザ
ビーム１Ｘは、偏光ビームスプリッタ２Ｘに入射し、こ
こで偏光方向によって移動鏡ＭＸへ向うビーム（ＢＸ）
と、ミラー６Ｘを介して投影レンズＰＬの鏡筒金物８に
固定された参照鏡７Ｘへ向うビーム（ＢＸr ）とに分け
られる。偏光ビームスプリッタ２Ｘから参照鏡７Ｘ、移
動鏡ＭＸまでの各光路（ＢＸ、ＢＸr ）の中には１／４
波長板（以下λ／４板とする）３Ａ、３Ｂが配置され、
偏光ビームスプリッタ２Ｘの下側にはコーナキューブ５
Ｘが固定されている。ビーム１Ｘのうちビームスプリッ
タ２Ｘで反射されたビームはＳ偏光であるが、λ／４板
３Ｂによって円偏光となって参照鏡７Ｘの下半分に投射
され、ここで反射されたビームは元の光路を戻る。この
とき反射ビームはλ／４板３Ｂを通ることによって送り
光と直交したＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ
２Ｘを透過してコーナキューブ５Ｘで逆方向に反射さ
れ、再びビームスプリッタ２Ｘに入射する。
【００１６】Ｐ偏光のビームはビームスプリッタ２Ｘを
透過し、再びミラー６Ｘ、λ／４板３Ｂを介して参照鏡
７Ｘの上半分に達する。ここで反射されたビームはλ／
４板、ミラー６の順に戻り、Ｓ偏光に変換される。そし
て偏光ビームスプリッタ２Ｘで反射してレシーバ１０Ｘ
に入射する。一方、ビームスプリッタ２Ｘを透過したビ
ーム１Ｘの一部（Ｐ偏光）は、λ／４板３Ａを介して移
動鏡ＭＸの下半分に投射され、ここで反射されたビーム
はλ／４板３Ａを介してＳ偏光に変換され、ビームスプ
リッタ２Ｘで下方に反射され、コーナキューブ５Ｘで逆
方向に戻される。コーナキューブ５ＸからのＳ偏光のビ
ームは再びλ／４板３Ａを介して移動鏡ＭＸの上半分に
投射され、そこでの反射ビームはλ／４板３Ａ、ビーム
スプリッタ２Ｘを介してＰ偏光に変換されてレシーバ１
０Ｘに入射する。レシーバ１０Ｘは移動鏡ＭＸからの反
射ビームと、参照鏡７Ｘからの反射ビームとを、偏光方
向を合わせて互いに干渉させ、ビーム１Ｘの偏光方向の
ちがいによる周波数差を利用して、ヘテロダイン方式で
２つの光路（ＢＸとＢＸr）の差の変化量を検出する。
Ｙ側の干渉計ＹＩについても全く同様の構造であるの
で、これ以上の説明は省略する。
透過し、再びミラー６Ｘ、λ／４板３Ｂを介して参照鏡
７Ｘの上半分に達する。ここで反射されたビームはλ／
４板、ミラー６の順に戻り、Ｓ偏光に変換される。そし
て偏光ビームスプリッタ２Ｘで反射してレシーバ１０Ｘ
に入射する。一方、ビームスプリッタ２Ｘを透過したビ
ーム１Ｘの一部（Ｐ偏光）は、λ／４板３Ａを介して移
動鏡ＭＸの下半分に投射され、ここで反射されたビーム
はλ／４板３Ａを介してＳ偏光に変換され、ビームスプ
リッタ２Ｘで下方に反射され、コーナキューブ５Ｘで逆
方向に戻される。コーナキューブ５ＸからのＳ偏光のビ
ームは再びλ／４板３Ａを介して移動鏡ＭＸの上半分に
投射され、そこでの反射ビームはλ／４板３Ａ、ビーム
スプリッタ２Ｘを介してＰ偏光に変換されてレシーバ１
０Ｘに入射する。レシーバ１０Ｘは移動鏡ＭＸからの反
射ビームと、参照鏡７Ｘからの反射ビームとを、偏光方
向を合わせて互いに干渉させ、ビーム１Ｘの偏光方向の
ちがいによる周波数差を利用して、ヘテロダイン方式で
２つの光路（ＢＸとＢＸr）の差の変化量を検出する。
Ｙ側の干渉計ＹＩについても全く同様の構造であるの
で、これ以上の説明は省略する。
【００１７】次に図１を参照してθ干渉計ＸθＩ、Ｙθ
Ｉの基本構成を説明する。θ干渉計ＸθＩは、レーザビ
ーム１１Ｘを入射して２方向に分岐させるビームスプリ
ッタ１２Ｘと、ビームスプリッタ１２Ｘで反射した一部
のビームを移動鏡ＭＸの方向へ反射させるミラー１３Ｘ
と、レシーバ１７Ｘ等とで構成されている。θ干渉計Ｘ
θＩの２つのビームＢＸθ1 、ＢＸθ2 は互いに平行
で、その間隔は１０ｍｍ〜数１０ｍｍ程度ある。またビ
ームＢＸθ1 とＢＸθ2 とのほぼ中間には、レーザ干渉
計ＸＩからのビームＢＸが位置する。θ干渉計ＹθＩに
ついても同様であり、ミラーＭＹの反射面とほぼ垂直に
２つのビームＢＹθ1 、ＢＹθ2 を一定の間隔で投射す
るために、ビームスプリッタ１２Ｙ、ミラー１３Ｙ、レ
シーバ１７等が設けられている。
Ｉの基本構成を説明する。θ干渉計ＸθＩは、レーザビ
ーム１１Ｘを入射して２方向に分岐させるビームスプリ
ッタ１２Ｘと、ビームスプリッタ１２Ｘで反射した一部
のビームを移動鏡ＭＸの方向へ反射させるミラー１３Ｘ
と、レシーバ１７Ｘ等とで構成されている。θ干渉計Ｘ
θＩの２つのビームＢＸθ1 、ＢＸθ2 は互いに平行
で、その間隔は１０ｍｍ〜数１０ｍｍ程度ある。またビ
ームＢＸθ1 とＢＸθ2 とのほぼ中間には、レーザ干渉
計ＸＩからのビームＢＸが位置する。θ干渉計ＹθＩに
ついても同様であり、ミラーＭＹの反射面とほぼ垂直に
２つのビームＢＹθ1 、ＢＹθ2 を一定の間隔で投射す
るために、ビームスプリッタ１２Ｙ、ミラー１３Ｙ、レ
シーバ１７等が設けられている。
【００１８】ここでθ干渉計ＸθＩの詳細な構成を図４
を参照して説明するが、図４の構成はほんの一例に過ぎ
ず、要は２つのビームＢＸθ1 、ＢＸθ2 の光路差の変
化量が求められればよい。さて、図４において直交する
２つの偏光で一定の周波数差を有するレーザビーム１１
Ｘは偏光ビームスプリッタ１２Ｘで２つに分岐され、Ｓ
偏光のビームはミラー１３Ｘ、λ／４板１４Ａを介して
移動鏡ＭＸの１点に垂直にビームＢＸθ1となって投射
される。偏光ビームスプリッタ１２Ｘを透過したＰ偏光
のビームはミラー１５Ｘ、１６Ｘ、λ／４板１４Ｂを介
して、移動鏡ＭＸの別の点に垂直にビームＢＸθ2 とな
って投射される。ここでビームＢＸθ1 とＢＸθ2 はＸ
軸と平行であり、Ｙ方向の間隔は移動鏡ＭＸの反射面上
でＳＸ（１０ｍｍ〜数十ｍｍ程度）としてある。偏光ビ
ームスプリッタ１２Ｘは、ビームＢＸθ1 と同軸に戻っ
てくる反射ビームと、ビームＢＸθ2 と同軸に戻ってく
る反射ビームとをレシーバ１７Ｘの方に同軸に合成す
る。θ干渉計ＹθＩについての詳細な構成も全く同一な
ので説明は省略する。
を参照して説明するが、図４の構成はほんの一例に過ぎ
ず、要は２つのビームＢＸθ1 、ＢＸθ2 の光路差の変
化量が求められればよい。さて、図４において直交する
２つの偏光で一定の周波数差を有するレーザビーム１１
Ｘは偏光ビームスプリッタ１２Ｘで２つに分岐され、Ｓ
偏光のビームはミラー１３Ｘ、λ／４板１４Ａを介して
移動鏡ＭＸの１点に垂直にビームＢＸθ1となって投射
される。偏光ビームスプリッタ１２Ｘを透過したＰ偏光
のビームはミラー１５Ｘ、１６Ｘ、λ／４板１４Ｂを介
して、移動鏡ＭＸの別の点に垂直にビームＢＸθ2 とな
って投射される。ここでビームＢＸθ1 とＢＸθ2 はＸ
軸と平行であり、Ｙ方向の間隔は移動鏡ＭＸの反射面上
でＳＸ（１０ｍｍ〜数十ｍｍ程度）としてある。偏光ビ
ームスプリッタ１２Ｘは、ビームＢＸθ1 と同軸に戻っ
てくる反射ビームと、ビームＢＸθ2 と同軸に戻ってく
る反射ビームとをレシーバ１７Ｘの方に同軸に合成す
る。θ干渉計ＹθＩについての詳細な構成も全く同一な
ので説明は省略する。
【００１９】尚、θ干渉計ＸθＩ、ＹθＩは図４では省
略したが、実際には固定鏡を基準として、移動鏡ＭＸの
２点での光路差を計測するようになっている。ところ
で、図１の構成において、θ干渉計のレシーバ１７Ｘ、
１７Ｙの夫々からの計測信号は、それぞれ回転量（ヨー
イング、曲り量等）計測用のデジタル・カウンタ４０
Ｘ、４０Ｙに入力し、回転量に応じたデータＤθx 、Ｄ
θｙを座標補正系４２に出力する。補正系４２はデータ
Ｄθx 、Ｄθｙの差分を求める演算部と、その差分をス
テージＳＴのｘ、ｙ方向の移動位置と対応して記憶する
メモリ部等で構成されている。
略したが、実際には固定鏡を基準として、移動鏡ＭＸの
２点での光路差を計測するようになっている。ところ
で、図１の構成において、θ干渉計のレシーバ１７Ｘ、
１７Ｙの夫々からの計測信号は、それぞれ回転量（ヨー
イング、曲り量等）計測用のデジタル・カウンタ４０
Ｘ、４０Ｙに入力し、回転量に応じたデータＤθx 、Ｄ
θｙを座標補正系４２に出力する。補正系４２はデータ
Ｄθx 、Ｄθｙの差分を求める演算部と、その差分をス
テージＳＴのｘ、ｙ方向の移動位置と対応して記憶する
メモリ部等で構成されている。
【００２０】座標位置計測用の干渉計ＸＩのレシーバ１
０Ｘからの信号は不図示のカウンタ回路によってデジタ
ルな座標値ＤＸＣに変換され、干渉計ＹＩのレシーバ１
０Ｙからの信号は不図示のカウンタ回路によってデジタ
ルな座標値ＤＹＣに変換される。これら座標値ＤＸＣ、
ＤＹＣは主制御系５０は、座標値ＤＸＣ、ＤＹＣを入力
し、補正系４２に記憶された移動鏡ＭＸ、ＭＹの曲り量
に対応したデータ（差分）情報ＤＲＤの入力に基づい
て、座標値ＤＸＣ、ＤＹＣを補正する機能と、目標位置
に対してステージＳＴのモータ３０Ｘ、３０Ｙを駆動す
る指令ＤＳＸ、ＤＳＹを出力する機能とを備えている。
もちろん、その他にも各種制御のための機能が設けられ
ているが、ここでは本発明と直接関係しないので、これ
以上の説明は省略する。尚、補正系４２からはリアルタ
イムに曲り量のデータＤθx 、Ｄθｙの差分量のデータ
ＤＲＤ’を主制御系へ送り出している。
０Ｘからの信号は不図示のカウンタ回路によってデジタ
ルな座標値ＤＸＣに変換され、干渉計ＹＩのレシーバ１
０Ｙからの信号は不図示のカウンタ回路によってデジタ
ルな座標値ＤＹＣに変換される。これら座標値ＤＸＣ、
ＤＹＣは主制御系５０は、座標値ＤＸＣ、ＤＹＣを入力
し、補正系４２に記憶された移動鏡ＭＸ、ＭＹの曲り量
に対応したデータ（差分）情報ＤＲＤの入力に基づい
て、座標値ＤＸＣ、ＤＹＣを補正する機能と、目標位置
に対してステージＳＴのモータ３０Ｘ、３０Ｙを駆動す
る指令ＤＳＸ、ＤＳＹを出力する機能とを備えている。
もちろん、その他にも各種制御のための機能が設けられ
ているが、ここでは本発明と直接関係しないので、これ
以上の説明は省略する。尚、補正系４２からはリアルタ
イムに曲り量のデータＤθx 、Ｄθｙの差分量のデータ
ＤＲＤ’を主制御系へ送り出している。
【００２１】次に、以上の構成のもとで、移動鏡ＭＸ、
ＭＹの各反射面の曲りを計測する手法を、移動鏡ＭＹを
例にとって図５も参照して説明する。先にも述べたが、
θ干渉計は実際には固定鏡を基準にして移動鏡ＭＸ、Ｍ
Ｙの反射面の回転量を計測しているが、ここでは説明を
簡単にするために、θ干渉計ＹθＩは図５に示すように
仮想的に固定された基準線ＲＹを基準に移動鏡ＭＹの傾
き（回転量や曲り量）を検出するものとする。基準線Ｒ
Ｙと移動鏡ＭＹの距離をＹa （干渉計系ＹＩで計測して
いる値）とし、その位置での移動鏡ＭＹの局部的な曲り
角をθＹ（ｘ）とする。θ干渉計ＹθＩは、基準線ＲＹ
上でｘ方向にＳＹだけ離れた２点で、移動鏡ＭＹまでの
距離ｙθ1 とｙθ2 との差分、Ｙθ（ｘ）を計測する。
すなわちθ干渉計ＹθＩのカウンタ回路４０Ｙは、次式
で決まるような差Ｙθ（ｘ）を出力する。
ＭＹの各反射面の曲りを計測する手法を、移動鏡ＭＹを
例にとって図５も参照して説明する。先にも述べたが、
θ干渉計は実際には固定鏡を基準にして移動鏡ＭＸ、Ｍ
Ｙの反射面の回転量を計測しているが、ここでは説明を
簡単にするために、θ干渉計ＹθＩは図５に示すように
仮想的に固定された基準線ＲＹを基準に移動鏡ＭＹの傾
き（回転量や曲り量）を検出するものとする。基準線Ｒ
Ｙと移動鏡ＭＹの距離をＹa （干渉計系ＹＩで計測して
いる値）とし、その位置での移動鏡ＭＹの局部的な曲り
角をθＹ（ｘ）とする。θ干渉計ＹθＩは、基準線ＲＹ
上でｘ方向にＳＹだけ離れた２点で、移動鏡ＭＹまでの
距離ｙθ1 とｙθ2 との差分、Ｙθ（ｘ）を計測する。
すなわちθ干渉計ＹθＩのカウンタ回路４０Ｙは、次式
で決まるような差Ｙθ（ｘ）を出力する。
【００２２】
【数１】
【００２３】ここでカウンタ回路４０Ｙは、移動鏡ＭＹ
がｘ方向の基準点Ｏx にあるとき、すなわち移動鏡ＭＹ
の反射面上の固定された点Ｏx に、Ｙ軸干渉計ＹＩのビ
ームＢＹが入射している状態の時に零にリセットされ
る。干渉計ＹＩもその基準点Ｏx で零リセットされるも
のとする。移動鏡の曲り角θＹ（ｘ）はせいぜい１〜２
秒程度の微小角であり、間隔ＳＹは１０ｍｍから数十ｍ
ｍであるので、角度θＹ（ｘ）は次式で近似できる。
がｘ方向の基準点Ｏx にあるとき、すなわち移動鏡ＭＹ
の反射面上の固定された点Ｏx に、Ｙ軸干渉計ＹＩのビ
ームＢＹが入射している状態の時に零にリセットされ
る。干渉計ＹＩもその基準点Ｏx で零リセットされるも
のとする。移動鏡の曲り角θＹ（ｘ）はせいぜい１〜２
秒程度の微小角であり、間隔ＳＹは１０ｍｍから数十ｍ
ｍであるので、角度θＹ（ｘ）は次式で近似できる。
【００２４】
【数２】
【００２５】一方、移動鏡ＭＹの位置ｘにおける反射面
の凹凸量ΔＹ（ｘ）は、ｘの基準Ｏx に対して次式で求
められる。
の凹凸量ΔＹ（ｘ）は、ｘの基準Ｏx に対して次式で求
められる。
【００２６】
【数３】
【００２７】以上の測定は、ステージＳＴをｘ方向に移
動させながら行なうのであるが、この時にはステージＳ
Ｔのヨーイングが同時に発生するため、そのヨーイング
量による誤差分を式（３）の測定値から差し引かなけれ
ばならない。そこで、Ｙ軸用の移動鏡ＭＹの平面度を測
定する時に、Ｘ軸側のθ干渉計ＸθＩを使って、ｘの基
準点Ｏx に対するステージＳＴのヨーイング量Ｘθ
（ｘ）を求める。この場合、ステージＳＴはｘ方向に一
次元移動するだけなので、θ干渉計ＸθＩの２本のビー
ムＢＸθ1 、ＢＸθ2 はＸ軸移動鏡ＭＸの反射面上の同
一点に投射され続ける。θ干渉計ＸθＩのカウンタ回路
４０Ｘは基準点Ｏx で零リセットされているため、位置
ｘでのカウンタ回路４０Ｘの値は、原点Ｏx を基準とし
たステージＳＴのヨーイング量Ｘθ（ｘ）となる。
動させながら行なうのであるが、この時にはステージＳ
Ｔのヨーイングが同時に発生するため、そのヨーイング
量による誤差分を式（３）の測定値から差し引かなけれ
ばならない。そこで、Ｙ軸用の移動鏡ＭＹの平面度を測
定する時に、Ｘ軸側のθ干渉計ＸθＩを使って、ｘの基
準点Ｏx に対するステージＳＴのヨーイング量Ｘθ
（ｘ）を求める。この場合、ステージＳＴはｘ方向に一
次元移動するだけなので、θ干渉計ＸθＩの２本のビー
ムＢＸθ1 、ＢＸθ2 はＸ軸移動鏡ＭＸの反射面上の同
一点に投射され続ける。θ干渉計ＸθＩのカウンタ回路
４０Ｘは基準点Ｏx で零リセットされているため、位置
ｘでのカウンタ回路４０Ｘの値は、原点Ｏx を基準とし
たステージＳＴのヨーイング量Ｘθ（ｘ）となる。
【００２８】そこで、ステージＳＴをｘ方向に移動させ
て、θ干渉計ＸθＩによる計測値Ｘθ（ｘ）を同時に読
み込んで、次式のような補正演算を行ない、移動鏡ＭＹ
の反射面の真の凹凸量ＤＹ（ｘ）を求める。
て、θ干渉計ＸθＩによる計測値Ｘθ（ｘ）を同時に読
み込んで、次式のような補正演算を行ない、移動鏡ＭＹ
の反射面の真の凹凸量ＤＹ（ｘ）を求める。
【００２９】
【数４】
【００３０】この凹凸量ＤＹ（ｘ）を、ステージＳＴの
ｘ方向の適当な位置間隔毎に求めて記憶し、以後ステー
ジＳＴのｘ方向の位置に応じてＹ軸干渉計ＹＩの計測値
を補正すれば、移動鏡ＭＹの曲がりが全くない場合と同
等の精度でｙ方向の位置計測ができる。ここで、式
（２）、式（４）の演算、及び真の凹凸量ＤＹ（ｘ）の
記憶は補正系４２で行なわれ、装置定数として扱われ
る。
ｘ方向の適当な位置間隔毎に求めて記憶し、以後ステー
ジＳＴのｘ方向の位置に応じてＹ軸干渉計ＹＩの計測値
を補正すれば、移動鏡ＭＹの曲がりが全くない場合と同
等の精度でｙ方向の位置計測ができる。ここで、式
（２）、式（４）の演算、及び真の凹凸量ＤＹ（ｘ）の
記憶は補正系４２で行なわれ、装置定数として扱われ
る。
【００３１】またＸ軸用の移動鏡ＭＸについてもステー
ジＳＴをｙ方向に移動して全く同様に真の凹凸量ＤＸ
（ｙ）が求められ、補正系４２に記憶される。この場
合、θ干渉計ＸθＩのカウンタ回路４０Ｘでの計測値を
Ｘθ（ｙ）、θ干渉計ＸθＩのカウンタ回路４０Ｙでの
計測値をＹθ（ｙ）として、次式によって凹凸量ＤＸ
（ｙ）が求められる。
ジＳＴをｙ方向に移動して全く同様に真の凹凸量ＤＸ
（ｙ）が求められ、補正系４２に記憶される。この場
合、θ干渉計ＸθＩのカウンタ回路４０Ｘでの計測値を
Ｘθ（ｙ）、θ干渉計ＸθＩのカウンタ回路４０Ｙでの
計測値をＹθ（ｙ）として、次式によって凹凸量ＤＸ
（ｙ）が求められる。
【００３２】
【数５】
【００３３】
【数６】
【００３４】尚、上記式（４）、（６）は区間０〜ｘ、
又は０〜ｙでの積分の形で表わしてあるが、実際は局所
区間毎、例えば５〜１０ｍｍ毎の積分を行なえばよい。
すなわち局所区間の長さをΔＬとすると、ｘ方向での積
分区間はｎを１以上の整数として、（ｎ−１）・ΔＬ〜
ｎ・ΔＬの範囲で積分しては、ｎ＝ｎ＋１と順次シフト
していく。従って補正系４２内のメモリには、干渉計Ｘ
Ｉ、ＹＩの計測座標値のΔＬ毎に対応して凹凸量ＤＹ
（ｘ）、ＤＸ（ｙ）のデータがテーブルとして記憶され
る。
又は０〜ｙでの積分の形で表わしてあるが、実際は局所
区間毎、例えば５〜１０ｍｍ毎の積分を行なえばよい。
すなわち局所区間の長さをΔＬとすると、ｘ方向での積
分区間はｎを１以上の整数として、（ｎ−１）・ΔＬ〜
ｎ・ΔＬの範囲で積分しては、ｎ＝ｎ＋１と順次シフト
していく。従って補正系４２内のメモリには、干渉計Ｘ
Ｉ、ＹＩの計測座標値のΔＬ毎に対応して凹凸量ＤＹ
（ｘ）、ＤＸ（ｙ）のデータがテーブルとして記憶され
る。
【００３５】以上、移動鏡ＭＸ、ＭＹの凹凸量の測定
は、ステッパーの製造時や定期的なメインテナンス時の
みに行なう場合、２つのθ干渉計ＸＩ、ＹＩのうちの一
方は着脱可能としておき、使用する場合だけ装置に取り
付けるようにしてもよい。しかし、経時変化が大きい
か、あるいは極めて小さな量の誤差まで問題とされるよ
うな場合には、２つのθ干渉計ＸＩ、ＹＩとも常時取り
付けておき、頻繁に移動鏡ＭＸ、ＭＹの曲りを計測した
方がよい。
は、ステッパーの製造時や定期的なメインテナンス時の
みに行なう場合、２つのθ干渉計ＸＩ、ＹＩのうちの一
方は着脱可能としておき、使用する場合だけ装置に取り
付けるようにしてもよい。しかし、経時変化が大きい
か、あるいは極めて小さな量の誤差まで問題とされるよ
うな場合には、２つのθ干渉計ＸＩ、ＹＩとも常時取り
付けておき、頻繁に移動鏡ＭＸ、ＭＹの曲りを計測した
方がよい。
【００３６】以上の実施例では、ステッパーのステージ
の位置測定、位置決めに本発明を適用したものとして説
明したが、マスクやウェハ等のパターンの座標位置を高
精度に計測する測定装置にも全く同様に適用可能であ
る。さて、上記実施例では単にステージの位置計測だけ
を目標としていたが、この種のステッパー等ではウェハ
Ｗ上のアライメントマークを検出してウェハＷの装置座
標系における位置を特定するアライメント作業が不可欠
である。このアライメント作業では、ステージＳＴがヨ
ーイングによって微小回転してしまうと、マーク検出位
置が横ずれを起して計測されることになるので、θ干渉
計ＸθＩ、又はＹθＩを用いて補正する必要がある。そ
こで、アライメント作業時に好適な本発明の第２の実施
例を以下に説明する。
の位置測定、位置決めに本発明を適用したものとして説
明したが、マスクやウェハ等のパターンの座標位置を高
精度に計測する測定装置にも全く同様に適用可能であ
る。さて、上記実施例では単にステージの位置計測だけ
を目標としていたが、この種のステッパー等ではウェハ
Ｗ上のアライメントマークを検出してウェハＷの装置座
標系における位置を特定するアライメント作業が不可欠
である。このアライメント作業では、ステージＳＴがヨ
ーイングによって微小回転してしまうと、マーク検出位
置が横ずれを起して計測されることになるので、θ干渉
計ＸθＩ、又はＹθＩを用いて補正する必要がある。そ
こで、アライメント作業時に好適な本発明の第２の実施
例を以下に説明する。
【００３７】図１、図２に図示したように、ウェハアラ
イメント系ＷＬ、ＷＲの検出中心がＸ軸干渉計ＸＩのビ
ームＢＸ、又はＹ軸干渉計ＹＩのビームＢＹの延長線
（測定軸）上にない配置の場合、ウェハＷ上のマークの
位置計測時には、ステージＳＴのヨーイングによる誤差
分を補正する必要がある。ただし、特開昭５６−１０２
８２３号に開示されているように、ウェハアライメント
系が干渉計ＸＩ、ＹＩの測定軸上でマーク検出する場合
は、ステージＳＴにヨーイングがあっても位置検出結果
をヨーイングの誤差分で補正する必要はない。
イメント系ＷＬ、ＷＲの検出中心がＸ軸干渉計ＸＩのビ
ームＢＸ、又はＹ軸干渉計ＹＩのビームＢＹの延長線
（測定軸）上にない配置の場合、ウェハＷ上のマークの
位置計測時には、ステージＳＴのヨーイングによる誤差
分を補正する必要がある。ただし、特開昭５６−１０２
８２３号に開示されているように、ウェハアライメント
系が干渉計ＸＩ、ＹＩの測定軸上でマーク検出する場合
は、ステージＳＴにヨーイングがあっても位置検出結果
をヨーイングの誤差分で補正する必要はない。
【００３８】従来のように、θ干渉計が１組しかない
と、ステージＳＴのヨーイングによる移動鏡の傾き（回
転）と、反射面の曲りとを分離して扱うことができなか
ったが、本発明を適用すると分離して扱うことができ
る。以下、図６を参照して本実施例を説明する。図６は
アッベ誤差が出る位置に設けられたウェハアライメント
系ＷＲを用いて、ウェハＷ上のマークのｘ方向の位置を
検出したときに生じる誤差を説明した図である。図６中
ではｘ軸、ｙ軸はそれぞれ干渉計ＸＩ、ＹＩの測定軸
（ビームＢＸ、ＢＹ）であり、原点Ｏは投影レンズＰＬ
の光軸ＡＸ位置である。ウェハアライメント系ＷＲの検
出中心はｘ軸からｙ方向にｌy だけ離れた位置に配置さ
れる。ウェハアライメント系ＷＲでウェハ上のマークを
検出したとき、Ｘ軸用の移動鏡ＭＸの反射面がＭＸa の
ようにｘ軸と正確に垂直（ｙ軸と平行）であれば、その
後ステージＳＴを一定量ｌx だけｘ方向に移動させ、ｌ
y だけｙ方向に移動させると、計測したマークを点Ｏに
合致させることができ、誤差は生じない。
と、ステージＳＴのヨーイングによる移動鏡の傾き（回
転）と、反射面の曲りとを分離して扱うことができなか
ったが、本発明を適用すると分離して扱うことができ
る。以下、図６を参照して本実施例を説明する。図６は
アッベ誤差が出る位置に設けられたウェハアライメント
系ＷＲを用いて、ウェハＷ上のマークのｘ方向の位置を
検出したときに生じる誤差を説明した図である。図６中
ではｘ軸、ｙ軸はそれぞれ干渉計ＸＩ、ＹＩの測定軸
（ビームＢＸ、ＢＹ）であり、原点Ｏは投影レンズＰＬ
の光軸ＡＸ位置である。ウェハアライメント系ＷＲの検
出中心はｘ軸からｙ方向にｌy だけ離れた位置に配置さ
れる。ウェハアライメント系ＷＲでウェハ上のマークを
検出したとき、Ｘ軸用の移動鏡ＭＸの反射面がＭＸa の
ようにｘ軸と正確に垂直（ｙ軸と平行）であれば、その
後ステージＳＴを一定量ｌx だけｘ方向に移動させ、ｌ
y だけｙ方向に移動させると、計測したマークを点Ｏに
合致させることができ、誤差は生じない。
【００３９】ところが、ウェハ上のマークの検出時に、
移動鏡ＭＸの反射面がＭＸb のようにｙ軸からθＸ
（ｙ）だけ回転していたとすると、図６のようにｘ軸か
らｌy だけ離れた反射面ＭＸb 上の点は、ｘ方向にｌy
・θＸ（ｙ）だけずれることになるから、ウェハＷ上の
マークを原点Ｏに合致させるためには、ステージＳＴの
ｘ方向の送り量を設計上の距離ｌx に対してｌy ・θＸ
（ｙ）だけ補正しなければならない。
移動鏡ＭＸの反射面がＭＸb のようにｙ軸からθＸ
（ｙ）だけ回転していたとすると、図６のようにｘ軸か
らｌy だけ離れた反射面ＭＸb 上の点は、ｘ方向にｌy
・θＸ（ｙ）だけずれることになるから、ウェハＷ上の
マークを原点Ｏに合致させるためには、ステージＳＴの
ｘ方向の送り量を設計上の距離ｌx に対してｌy ・θＸ
（ｙ）だけ補正しなければならない。
【００４０】ステージＳＴのヨーイング量θＸ（ｙ）の
測定時には、移動鏡の反射面の曲りの誤差が含まれる
が、第１の実施例と同じようにして、予め移動鏡ＭＸ、
ＭＹの真の凹凸量ＤＸ（ｙ）、ＤＹ（ｘ）、あるいは局
所的な反射面の傾き情報Ｙθ（ｘ）、Ｘθ（ｙ）を計測
して記憶しておき、θ干渉計ＸθＩ、ＹθＩの実測値
を、記憶したデータ値で補正すれば反射面自体の曲りの
影響を差し引いた真のヨーイング量を知ることができ
る。
測定時には、移動鏡の反射面の曲りの誤差が含まれる
が、第１の実施例と同じようにして、予め移動鏡ＭＸ、
ＭＹの真の凹凸量ＤＸ（ｙ）、ＤＹ（ｘ）、あるいは局
所的な反射面の傾き情報Ｙθ（ｘ）、Ｘθ（ｙ）を計測
して記憶しておき、θ干渉計ＸθＩ、ＹθＩの実測値
を、記憶したデータ値で補正すれば反射面自体の曲りの
影響を差し引いた真のヨーイング量を知ることができ
る。
【００４１】このようなアライメント時のヨーイング補
正は、主制御系５０、補正系４２によって行なわれる。
実際のシーケンスとしては、ウェハアライメント系ＷＲ
（又はＷＬ）でウェハ上のマークを検出したときのステ
ージＳＴの位置を干渉計ＸＩ、ＹＩで計測し、同時にそ
の位置でのヨーイング量をθ干渉計ＸθＩ、ＹθＩの一
方、又は両方で検出する。θ干渉計ＸθＩ、ＹθＩの計
測値は、補正系４２、又は主制御系５０において、予め
記憶してある凹凸量、又は局所的な傾き量のテーブルを
参照して補正され、真のヨーイング量が求められる。２
つの干渉計ＸθＩ、ＹθＩを両方使う場合は、求められ
た真のヨーイング量を加算平均したりすることで１つの
真のヨーイング量とする。
正は、主制御系５０、補正系４２によって行なわれる。
実際のシーケンスとしては、ウェハアライメント系ＷＲ
（又はＷＬ）でウェハ上のマークを検出したときのステ
ージＳＴの位置を干渉計ＸＩ、ＹＩで計測し、同時にそ
の位置でのヨーイング量をθ干渉計ＸθＩ、ＹθＩの一
方、又は両方で検出する。θ干渉計ＸθＩ、ＹθＩの計
測値は、補正系４２、又は主制御系５０において、予め
記憶してある凹凸量、又は局所的な傾き量のテーブルを
参照して補正され、真のヨーイング量が求められる。２
つの干渉計ＸθＩ、ＹθＩを両方使う場合は、求められ
た真のヨーイング量を加算平均したりすることで１つの
真のヨーイング量とする。
【００４２】尚、Ｘ軸側とＹ軸側とで真のヨーイング量
が大きく異なる場合は、その直前におけるステージＳＴ
の移動中に、移動鏡ＭＸ、ＭＹの少なくとも一方がステ
ージＳＴ上で微小に回転ずれを起したことになる。この
場合は、装置の稼動を中断してセルフチェック、キャリ
ブレーション等の動作を実行することが望ましい。場合
によっては、補正系４２内のテーブルの書き直しも必要
となる。
が大きく異なる場合は、その直前におけるステージＳＴ
の移動中に、移動鏡ＭＸ、ＭＹの少なくとも一方がステ
ージＳＴ上で微小に回転ずれを起したことになる。この
場合は、装置の稼動を中断してセルフチェック、キャリ
ブレーション等の動作を実行することが望ましい。場合
によっては、補正系４２内のテーブルの書き直しも必要
となる。
【００４３】以上、本実施例によれば、アッベ誤差を回
避し得ないアライメント系を用いて、ウェハＷ上のマー
クの位置を計測したとしても、容易に、しかも高精度に
ヨーイングによる誤差分を補正できるので、結果として
高精度なウェハアライメント系が達成できる。次に本発
明の第３の実施例による位置決め方法（装置）について
説明する。
避し得ないアライメント系を用いて、ウェハＷ上のマー
クの位置を計測したとしても、容易に、しかも高精度に
ヨーイングによる誤差分を補正できるので、結果として
高精度なウェハアライメント系が達成できる。次に本発
明の第３の実施例による位置決め方法（装置）について
説明する。
【００４４】ステッパーでは投影像を形成する視野に２
次元の大きさがあり、ステージＳＴのヨーイングの為
に、１回の露光ショット毎（ステッピング毎）に視野内
で回転誤差（チップローテーション）が生じる。このチ
ップローテーションは、ウェハＷ上に１層目のパターン
を焼き付けるとき、２層目以降のパターンの重ね焼きの
ときに問題となる。特に位置決め誤差や重ね合わせ誤差
の要求が厳しくなると、チップローテーションも無視で
きない量となってくる。図７はチップローテーションの
様子を誇張して示したもので、レチクルＲの矩形の投影
像ＰＩがｘｙ座標に対して回転しないものとすると、ウ
ェハステージＳＴのヨーイングによって、ウェハＷ上の
ショット領域ＣＰが像ＰＩに対して相対回転してしま
う。この相対回転がチップローテーション量Ｃθとして
発生することになる。ローテーション量Ｃθが１秒ある
ものとすると、１５ｍｍ角の像ＰＩ（又はショット領域
ＣＰ）の端部では、約０．０７５μｍの合わせずれが生
じる。
次元の大きさがあり、ステージＳＴのヨーイングの為
に、１回の露光ショット毎（ステッピング毎）に視野内
で回転誤差（チップローテーション）が生じる。このチ
ップローテーションは、ウェハＷ上に１層目のパターン
を焼き付けるとき、２層目以降のパターンの重ね焼きの
ときに問題となる。特に位置決め誤差や重ね合わせ誤差
の要求が厳しくなると、チップローテーションも無視で
きない量となってくる。図７はチップローテーションの
様子を誇張して示したもので、レチクルＲの矩形の投影
像ＰＩがｘｙ座標に対して回転しないものとすると、ウ
ェハステージＳＴのヨーイングによって、ウェハＷ上の
ショット領域ＣＰが像ＰＩに対して相対回転してしま
う。この相対回転がチップローテーション量Ｃθとして
発生することになる。ローテーション量Ｃθが１秒ある
ものとすると、１５ｍｍ角の像ＰＩ（又はショット領域
ＣＰ）の端部では、約０．０７５μｍの合わせずれが生
じる。
【００４５】この誤差を防ぐにはステージＳＴの真のヨ
ーイングをモニターし、ウェハＷを保持するホルダー
を、そのヨーイングの方向と逆方向に、モニターした分
だけ微小回転させ、ウェハＷ上のショット配列の方向
を、絶対座標系において常に一定にすればよい。そのた
めに図８に示すように、ステージＳＴ上にθ回転するウ
ェハホルダーＷＨを設け、モータＭＴ、制御系６０で微
小回転させる構造とする。さらホルダーＷＨの一部に２
つのコーナレフレクタ（直角ミラー）ＣＲ1 、ＣＲ2 を
固定し、ステージＳＴ上に取り付けたθ干渉計ＷθＩか
ら各レフレクタＣＲ1 、ＣＲ2 にビームを投射すること
で、ホルダーＷＨのステージＳＴ上での回転量を精密に
計測できるようにする。この際、制御系６０は先の実施
例と同様にして補正された真のヨーイング量を、θ干渉
計ＸθＩ、補正系４２等から入力し、そのヨーイング量
（ステージＳＴの原点位置を基準とした回転量）の分だ
け逆方向にウェハホルダーＷＨが回転するように、θ干
渉計ＷθＩの計測値をモニターしつつ、モータＭＴをサ
ーボ制御する。
ーイングをモニターし、ウェハＷを保持するホルダー
を、そのヨーイングの方向と逆方向に、モニターした分
だけ微小回転させ、ウェハＷ上のショット配列の方向
を、絶対座標系において常に一定にすればよい。そのた
めに図８に示すように、ステージＳＴ上にθ回転するウ
ェハホルダーＷＨを設け、モータＭＴ、制御系６０で微
小回転させる構造とする。さらホルダーＷＨの一部に２
つのコーナレフレクタ（直角ミラー）ＣＲ1 、ＣＲ2 を
固定し、ステージＳＴ上に取り付けたθ干渉計ＷθＩか
ら各レフレクタＣＲ1 、ＣＲ2 にビームを投射すること
で、ホルダーＷＨのステージＳＴ上での回転量を精密に
計測できるようにする。この際、制御系６０は先の実施
例と同様にして補正された真のヨーイング量を、θ干渉
計ＸθＩ、補正系４２等から入力し、そのヨーイング量
（ステージＳＴの原点位置を基準とした回転量）の分だ
け逆方向にウェハホルダーＷＨが回転するように、θ干
渉計ＷθＩの計測値をモニターしつつ、モータＭＴをサ
ーボ制御する。
【００４６】この動作はウェハアライメント（グローバ
ルアライメント、ＥＧＡ等）が終了した後に継続して実
行され、ステップアンドリピートの露光動作中はモータ
ＭＴによるサーボ制御が働き続ける。尚、ウェハホルダ
ーＷＨの回転中心はウェハＷ上の各ショット領域の中心
にある訳ではないので、ウェハホルダーＷＨの回転によ
ってショット領域はアライメント作業で規定された位置
からｘ、ｙ方向に微小シフトする。このため制御系６０
は、ホルダーＷＨの回転量によるショット位置のｘ、ｙ
方向シフト量を演算で求め、その分だけステージＳＴの
ステッピングの位置を補正するための情報を、図１中の
制御系５０へ出力する。
ルアライメント、ＥＧＡ等）が終了した後に継続して実
行され、ステップアンドリピートの露光動作中はモータ
ＭＴによるサーボ制御が働き続ける。尚、ウェハホルダ
ーＷＨの回転中心はウェハＷ上の各ショット領域の中心
にある訳ではないので、ウェハホルダーＷＨの回転によ
ってショット領域はアライメント作業で規定された位置
からｘ、ｙ方向に微小シフトする。このため制御系６０
は、ホルダーＷＨの回転量によるショット位置のｘ、ｙ
方向シフト量を演算で求め、その分だけステージＳＴの
ステッピングの位置を補正するための情報を、図１中の
制御系５０へ出力する。
【００４７】またウェハホルダーＷＨをグローバルアラ
イメント時に一度だけ回転補正した後、ステージＳＴの
真のヨーイング量を計測しつつ、レチクルＲを保持する
レチクルステージをヨーイングの方向と同方向に回転補
正しつつステップアンドリピート露光を行なってもよ
い。この場合、ウェハＷ上の各ショット領域の中心を投
影像ＰＩの中心と一致させればよく、ウェハＷ側をヨー
イング補正のために回転させる時のようなｘ、ｙ方向の
微小シフトは必要ない。この場合、レチクルステージの
回転中心はレチクルＲの中心と極力一致させ、回転量モ
ニター用のθ干渉計等を設けることが望ましい。
イメント時に一度だけ回転補正した後、ステージＳＴの
真のヨーイング量を計測しつつ、レチクルＲを保持する
レチクルステージをヨーイングの方向と同方向に回転補
正しつつステップアンドリピート露光を行なってもよ
い。この場合、ウェハＷ上の各ショット領域の中心を投
影像ＰＩの中心と一致させればよく、ウェハＷ側をヨー
イング補正のために回転させる時のようなｘ、ｙ方向の
微小シフトは必要ない。この場合、レチクルステージの
回転中心はレチクルＲの中心と極力一致させ、回転量モ
ニター用のθ干渉計等を設けることが望ましい。
【００４８】さらに、ウェハＷ上の各ショット領域とレ
チクルＲとの相対回転誤差をＴＴＲ（スルーザレチク
ル）又はＴＴＬ（スルーザレンズ）方式のアライメント
系で検出して、その誤差を補正するようにレチクルステ
ージ、又はウェハステージＳＴを微小回転させるシーケ
ンスと一体に組み合わせてもよい。以上、本実施例によ
れば、移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の曲りの影響を除いて
純粋なヨーイング量のみを検出して、ウェハＷ又はレチ
クルＲを微小回転させるため、ウェハＷ上にファースト
プリントで焼き付けられる１層目のショットからチップ
ローテーションの補正ができ、２層目以降の重ね合わせ
露光の際も、ヨーイングの影響によるチップローテーシ
ョンの発生を押えることができる。
チクルＲとの相対回転誤差をＴＴＲ（スルーザレチク
ル）又はＴＴＬ（スルーザレンズ）方式のアライメント
系で検出して、その誤差を補正するようにレチクルステ
ージ、又はウェハステージＳＴを微小回転させるシーケ
ンスと一体に組み合わせてもよい。以上、本実施例によ
れば、移動鏡ＭＸ、ＭＹの反射面の曲りの影響を除いて
純粋なヨーイング量のみを検出して、ウェハＷ又はレチ
クルＲを微小回転させるため、ウェハＷ上にファースト
プリントで焼き付けられる１層目のショットからチップ
ローテーションの補正ができ、２層目以降の重ね合わせ
露光の際も、ヨーイングの影響によるチップローテーシ
ョンの発生を押えることができる。
【００４９】以上、本発明の各実施例では、移動鏡Ｍ
Ｘ、ＭＹの回転量（曲り量）は、コヒーレントなビーム
を用いたθ干渉計で計測するものとしたが、必ずしも干
渉計を用いる必要はなく、例えばオートコリメータ方式
を利用して、平行光束を移動鏡の反射面に投射し、その
反射光束の反射方向の変化を光電検出する構成にしても
同じ効果が得られる。この場合、移動鏡に投射される平
行光束は、反射面の伸びる方向に１０〜数１０ｍｍ程度
の長さをもつスリット状断面にするとよい。
Ｘ、ＭＹの回転量（曲り量）は、コヒーレントなビーム
を用いたθ干渉計で計測するものとしたが、必ずしも干
渉計を用いる必要はなく、例えばオートコリメータ方式
を利用して、平行光束を移動鏡の反射面に投射し、その
反射光束の反射方向の変化を光電検出する構成にしても
同じ効果が得られる。この場合、移動鏡に投射される平
行光束は、反射面の伸びる方向に１０〜数１０ｍｍ程度
の長さをもつスリット状断面にするとよい。
【００５０】また露光方式としては、マスクとウェハを
近接させるプロキシミティ方式、マスクとウェハを一体
に投影光学系に対してスキャンするアライナー、あるい
はステップアンドスキャン方式等、いかなるものにも適
用できる。また、Ｘ軸、Ｙ軸用の移動鏡ＭＸ、ＭＹは、
セラミックステージの直角な２側面を光学研磨し、そこ
にアルミニウム等を蒸着したものとしてもよい。
近接させるプロキシミティ方式、マスクとウェハを一体
に投影光学系に対してスキャンするアライナー、あるい
はステップアンドスキャン方式等、いかなるものにも適
用できる。また、Ｘ軸、Ｙ軸用の移動鏡ＭＸ、ＭＹは、
セラミックステージの直角な２側面を光学研磨し、そこ
にアルミニウム等を蒸着したものとしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】以上の様に、請求項１又は請求項５に記
載された発明では、反射面の曲りを、精度よく計測で
き、可動体の位置測定、位置決め精度が向上するという
効果がある。
載された発明では、反射面の曲りを、精度よく計測で
き、可動体の位置測定、位置決め精度が向上するという
効果がある。
【００５２】さらに、請求項９、１２、１４、１７に記
載された発明では、２つの測長軸に沿った測長ビームの
光路差に基づいて計測された反射面の曲りに関する情報
で、２つの測長軸の間で計測されるステージの位置を制
御又は補正するので、精度の高いステージの位置制御を
行うことができるという効果がある。
載された発明では、２つの測長軸に沿った測長ビームの
光路差に基づいて計測された反射面の曲りに関する情報
で、２つの測長軸の間で計測されるステージの位置を制
御又は補正するので、精度の高いステージの位置制御を
行うことができるという効果がある。
【図１】 本発明の第１の実施例による位置測定、又は
位置決め装置を適用したステッパーの構成を示す斜視図
である。
位置決め装置を適用したステッパーの構成を示す斜視図
である。
【図２】 第１の実施例におけるステージ配置の様子を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図３】 座標位置測定用の干渉計の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】 移動鏡（ステージ）の回転、曲がりを計測す
るθ干渉計の構成を示す図である。
るθ干渉計の構成を示す図である。
【図５】 移動鏡自体の曲がりを計測する様子を説明す
る図である。
る図である。
【図６】 アライメント系を用いた位置決めの際に生じ
るヨーイング、及びそのヨーイングによる位置決め補正
を説明する図である。
るヨーイング、及びそのヨーイングによる位置決め補正
を説明する図である。
【図７】 チップローテーションを誇張して示す図であ
る。
る。
【図８】 チップローテーション（ヨーイング）を防ぐ
ために好適なウェハステージの構造を示す平面図であ
る。
ために好適なウェハステージの構造を示す平面図であ
る。
Ｒ…レチクル、Ｗ…ウェハ、ＳＴ…ステージ、ＭＸ、Ｍ
Ｙ…移動鏡、ＸＩ、ＹＩ…座標位置計測用の干渉計、Ｘ
θＩ、ＹθＩ…回転量計測用の干渉計、４０Ｘ、４０Ｙ
…カウンタ回路、４２…補正系、５０…制御系
Ｙ…移動鏡、ＸＩ、ＹＩ…座標位置計測用の干渉計、Ｘ
θＩ、ＹθＩ…回転量計測用の干渉計、４０Ｘ、４０Ｙ
…カウンタ回路、４２…補正系、５０…制御系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 H01L 21/027
Claims (18)
- 【請求項１】マスクのパターンが転写される基板を保持
して移動する可動体と、該可動体の位置情報を得るため
に前記可動体の一部に設けられた反射面と、前記パター
ンの像を前記基板上に投影するための投影光学系とを備
えた露光装置において、 前記投影光学系の光軸と垂直な面内に配置された２つの
測長軸と、前記２つの測長軸とほぼ平行で、かつ前記投
影光学系の光軸と垂直に設定された前記可動体の位置を
計測する計測軸とを有し、前記２つの測長軸に沿って測
長ビームを前記反射面に照射し、前記２つの測長軸にお
ける前記測長ビームの光路差に基づいて、前記反射面の
曲がりに関する情報を計測する干渉計システムを備えた
ことを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】前記計測軸は、前記２つの測長軸のほぼ中
間位置に設定されることを特徴とする請求項１に記載の
露光装置。 - 【請求項３】前記反射面の曲りに関する情報に基づい
て、前記計測軸上で計測される前記可動体の位置を補正
することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露
光装置。 - 【請求項４】前記可動体上のマークを検出するマーク検
出手段をさらに備え、前記２つの測長軸の一方は前記マ
ーク検出手段の検出点と交わることを特徴とする請求項
１から請求項３のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項５】マスクのパターンが転写される基板を保持
して移動する可動体と、該可動体の位置情報を得るため
に前記可動体の一部に設けられた反射面と、前記可動体
上のマークを検出するマーク検出手段とを備えた露光装
置において、 前記マーク検出手段の検出点と交わる第１測長軸と、該
第１測長軸に平行な第２測長軸と、前記第１測長軸と前
記第２測長軸との間で、前記可動体の位置を計測する計
測軸とを有し、前記第１測長軸及び前記第２測長軸に沿
って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２つの測長
軸における前記測長ビームの光路差に基づいて、前記反
射面の曲がりに関する情報を計測する干渉計システムを
備えたことを特徴とする露光装置。 - 【請求項６】前記マスクのパターン像を前記基板上に投
影するための投影光学系をさらに備え、前記計測軸 は、前記投影光学系の光軸と交わり、かつ前
記第１測長軸と前記第２測長軸とのほぼ中間位置に設定
されることを特徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】前記可動体上のマークは、前記可動体に保
持された前記基板上のアライメントマークを含むことを
特徴とする請求項５又は請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】前記反射面の曲りに関する情報に基づい
て、前記計測軸上で計測される前記可動体の位置を補正
することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか
一項に記載の露光装置。 - 【請求項９】ステージの一部に設けられた反射面を用い
て、前記ステージの位置を制御するステージ位置制御方
法において、 互いにほぼ平行な２つの測長軸に沿って測長ビームを前
記反射面に照射し、前記２つの測長軸における前記測長
ビームの光路差に基づいて、前記反射面の曲りに関する
情報を予め計測し、 前記２つの測長軸の間で、かつ前記２つの測長軸とほぼ
平行に規定された計測軸上における前記ステージの位置
を、予め計測された前記反射面の曲りに関する情報を用
いて制御することを特徴とするステージ位置制御方法。 - 【請求項１０】前記ステージ上のマークを検出するマー
ク検出手段を有し、 前記マーク検出手段の検出結果に基づいて、前記ステー
ジの位置を制御する際、前記予め記憶された前記反射面
の曲りに関する情報を用いることを特徴とする 請求項９
に記載のステージ位置制御方法。 - 【請求項１１】前記２つの測長軸の一方は、前記マーク
検出手段の検出点と交わることを特徴とする請求項１０
に記載のステージ位置制御方法。 - 【請求項１２】ステージの一部に設けられた反射面を用
いて、前記ステージの位置を制御するステージ位置制御
方法において、 互いにほぼ平行な２つの測長軸に沿って測長ビームを前
記反射面に照射し、前記２つの測長軸における前記測長
ビームの光路差に基づいて、前記反射面の曲りに関する
情報を計測し、 前記２つの測長軸を含む面内で、かつ前記２つの測長軸
のほぼ中間位置で計測される前記ステージの位置を、前
記反射面の曲りに関する情報に基づいて補正することを
特徴とするステージ位置制御方法。 - 【請求項１３】 前記ステージの位置は、前記２つの測長
軸を含む面内で、かつ前記２つの測長軸のほぼ中間位置
に設定された計測軸上で計測されることを特徴とする請
求項１２に記載のステージ位置制御方法。 - 【請求項１４】 ステージの一部に設けられた反射面を用
いて、前記ステージの位置を制御するステージ位置制御
装置において、 前記反射面とほぼ垂直な面内に配置される２つの測長軸
に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２つの
測長軸における前記測長ビームの光路差に基づいて、前
記反射面の曲りに関する情報を計測する計測手段と、 前記２つの測長軸の間で、かつ前記２つの測長軸とほぼ
平行に規定された計測軸上における前記ステージの位置
を、前記計測手段で計測された前記反射面の曲りに関す
る情報を用いて制御する制御手段とを備えることを特徴
とするステージ位置制御装置。 - 【請求項１５】 前記計測手段で計測された前記反射面の
曲りに関する情報を記憶する記憶手段を有し、 前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記反射面
の曲りに関する情報に基づいて、前記ステージの位置を
制御することを特徴とする請求項１４に記載のステージ
位置制御装置。 - 【請求項１６】 前記計測軸に沿って計測ビームを照射
し、前記ステージの位置を計測するステージ位置計測手
段を有し、 前記制御手段は、前記反射面の曲りに関する情報に基づ
いて、前記ステージ位置計測手段で計測された前記ステ
ージの位置を制御することを特徴とする請求項１４又は
請求項１５に記載のステージ制御装置。 - 【請求項１７】 ステージの一部に設けられた反射面を用
いて、前記ステージの位置を制御するステージ位置制御
装置において、 前記反射面とほぼ垂直な面内に配置される２つの測長軸
に沿って測長ビームを前記反射面に照射し、前記２つの
測長軸における前記測長ビームの光路差に基づいて、前
記反射面の曲りに関する情報を計測する計測手段と、 前記２つの測長軸を含む面内で、かつ前記２つの測長軸
のほぼ中間位置で計測される前記ステージの位置を、前
記計測手段で計測された前記反射面の曲りに関する情報
に基づいて補正する補正手段とを備えることを特徴とす
るステージ位置制御装置。 - 【請求項１８】 前記計測手段で計測された前記反射面の
曲りに関する情報を記憶する記憶手段を有し、 前記補正手段は、前記記憶手段に記憶された前記反射面
の曲りに関する情報に基づいて、前記ステージの位置を
補正することを特徴とする請求項１７に記載のステージ
位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34649498A JP3357943B2 (ja) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | 露光装置、ステージ制御装置及びステージの位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34649498A JP3357943B2 (ja) | 1998-12-07 | 1998-12-07 | 露光装置、ステージ制御装置及びステージの位置制御方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14573389A Division JP3295846B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 位置測定方法、位置測定装置、位置決め方法、位置決め装置、および露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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